JP2000294662A - Nonvolatile semiconductor memory element and its manufacture - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory element and its manufacture

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JP2000294662A
JP2000294662A JP11101046A JP10104699A JP2000294662A JP 2000294662 A JP2000294662 A JP 2000294662A JP 11101046 A JP11101046 A JP 11101046A JP 10104699 A JP10104699 A JP 10104699A JP 2000294662 A JP2000294662 A JP 2000294662A
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JP
Japan
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gate electrode
transistor
semiconductor memory
insulating film
gate
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JP11101046A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tsutsu
博司 筒
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the structure of a nonvolatile semiconductor memory to be injected with charge from a gate electrode and the manufacture method, and raise the yield, by forming the oxide of gate electrode material on the surface of the gate electrode of a memory transistor, and adding compressive stress to the interface between a channel region and a gate insulating film. SOLUTION: A nonvolatile semiconductor memory element includes a semiconductor consisting of a channel region and source and drain regions containing impurities to serve as a donor or an acceptor, and a transistor having at least a gate insulating film 4, a gate electrode 5, and source and drain electrodes 10 and 11. This is a nonvolatile semiconductor memory element which works as a memory by injecting the gate insulating film 4 with charge from the semiconductor layer or the gate electrode 5. Moreover, it is put in such a condition that carrier is easy to be injected into the gate insulating film by adding compressive stress to the interface between the channel region and the gate insulating film, by forming the oxide of the gate electrode material on the surface of the gate electrode 5 of the transistor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は各種の記録用途に供
され、書き込み及び消去が可能な不揮発の半導体メモリ
素子及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a writable and erasable nonvolatile semiconductor memory device for various recording applications and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の不揮発性半導体メモリ素子
として、MNOS(Metal Nitride Oxide Semiconducto
r)をEPROM(Erasable and Programmable Read On
ly Memory)に応用した例を、図面を用いて説明を行な
う。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a conventional nonvolatile semiconductor memory device, MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor) has been used.
r) to EPROM (Erasable and Programmable Read On)
An example of application to ly memory will be described with reference to the drawings.

【0003】近年、電気的に書き込みと消去が可能な不
揮発性の半導体メモリ素子の分野では、主にMNOS型
が主に使われている。例えば、VLSIデバイスの物理
(丸善株式会社、岸野正剛 小柳光正共著p.p.189〜19
4)に記載のMNOS型EPROMを従来例として図4
を参照しながら簡単に説明する。電子が直接トンネリン
グ可能な1〜4nmの薄いSiO2膜17と厚いSi3
4膜18の二重層をゲート絶縁膜として用いる。記憶情
報はSiO2-Si3N4界面及びSi3N4側にひろがったトラップ
にキャリアを注入することによって書き込む。即ち、メ
モリセルのpウェル16及びソース電極21を接地して
ゲート電極19−1に正の高い電圧をVpを印加してチ
ャネルから絶縁膜中に電子を注入し、SiO2-Si3N4界面及
びSi3N4側にひろがったトラップに電子を捕獲させる。
電子を捕獲したトラップは負に帯電するので閾値電圧が
正方向にシフトする。書き込まれた情報を消去する場合
には、ゲート電極19−1を接地して、pウェル16に
Vpを印加してpウェルから絶縁膜中へホールを注入
し、捕獲させる。
In recent years, in the field of electrically writable and erasable nonvolatile semiconductor memory devices, the MNOS type is mainly used. For example, the physics of VLSI devices (Maruzen Co., Masatake Kishino, Mitsumasa Koyanagi, pp189-19
FIG. 4 shows a conventional example of the MNOS type EPROM described in 4).
This will be briefly described with reference to FIG. A thin SiO 2 film 17 of 1 to 4 nm and a thick Si 3 N capable of directly tunneling electrons
The double layer of the four films 18 is used as a gate insulating film. The stored information is written by injecting carriers into traps spread on the SiO 2 —Si 3 N 4 interface and the Si 3 N 4 side. That is, the p-well 16 and the source electrode 21 of the memory cell are grounded, a high positive voltage Vp is applied to the gate electrode 19-1, electrons are injected from the channel into the insulating film, and SiO 2 —Si 3 N 4 Electrons are captured by a trap spread on the interface and on the Si 3 N 4 side.
Since the trap that has captured the electrons is negatively charged, the threshold voltage shifts in the positive direction. When erasing the written information, the gate electrode 19-1 is grounded, Vp is applied to the p-well 16, holes are injected from the p-well into the insulating film, and the holes are captured.

【0004】記憶情報の消去にはトラップに捕獲された
キャリアを基板またはゲート電極19側に放出するか、
または逆の導電型のキャリアを注入して行なう。その結
果、書き込みによって絶縁膜中のトラップに捕獲されて
いた電子をホールが中和するため、閾値電圧は負の方向
にシフトする。
For erasing stored information, carriers trapped in a trap are released to the substrate or gate electrode 19 side, or
Alternatively, the injection is performed by injecting carriers of the opposite conductivity type. As a result, the holes neutralize the electrons trapped in the traps in the insulating film by writing, so that the threshold voltage shifts in the negative direction.

【0005】読み出し時には、スイッチング用トランジ
スタのゲート19−2がONするような電圧Vrを印加
し、読み出し電位をソース電極21に加えると、メモリ
トランジスタが書き込まれていれば、メモリトランジス
タはオフ状態となり、スイッチングトランジスタのドレ
インには“0”情報が、メモリトランジスタに書き込ま
れていない場合には、メモリトランジスタはオン状態と
なって、スイッチングトランジスタのドレイン22には
“1”情報が読み出される。
At the time of reading, a voltage Vr for turning on the gate 19-2 of the switching transistor is applied, and a reading potential is applied to the source electrode 21. If the memory transistor is written, the memory transistor is turned off. When the information "0" is not written to the drain of the switching transistor and the memory transistor is not written, the memory transistor is turned on, and the information "1" is read to the drain 22 of the switching transistor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図4に示す従来のEP
ROMではゲート絶縁膜がメモリトランジスタではSiO2
とSi3N4の二重層であり、スイッチングトランジスタはS
iO2の一層である。従って、構造が複雑となるだけでな
く、製造工程も複雑になり、歩留りが低くなるという課
題を有していた。また、従来例では基板として高価な単
結晶シリコン基板を用いるため、製造コストも高くなる
という課題も有している本発明はかかる点に鑑み、構造
及び製造プロセスが簡単で歩留りがたかく、また製造コ
スト安価な不揮発性半導体メモリ素子及びその製造方法
を提供することを目的とする。
The conventional EP shown in FIG.
In ROM, the gate insulating film is SiO 2
And a double layer of Si 3 N 4 and the switching transistor is S
It is more of iO 2. Therefore, there is a problem that not only the structure becomes complicated, but also the manufacturing process becomes complicated, and the yield becomes low. In addition, in the conventional example, since an expensive single-crystal silicon substrate is used as a substrate, the present invention also has a problem that the manufacturing cost is increased. It is an object of the present invention to provide an inexpensive nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、本発明の発明者が様々に検討したところ、基板
としてガラス基板を用いた薄膜トランジスタの半導体と
ゲート絶縁膜界面に加わる応力を圧縮応力に制御するこ
とによって、キャリアがゲート絶縁膜中に注入されやす
い状態を作り出すことができることを見出した。従っ
て、本発明の不揮発性半導体メモリ素子はチャネル領域
とドナーまたはアクセプタとなる不純物を含有するソー
ス及びドレイン領域からなる半導体層とゲート絶縁膜と
ゲート電極とソース及びドレイン電極を少なくとも有す
るトランジスタを含み、前記トランジスタのゲート絶縁
膜中に半導体層またはゲート電極から電荷を注入するこ
とによってメモリとして作用する不揮発性半導体メモリ
素子であって、前記メモリトランジスタのゲート電極表
面には前記ゲート電極材料の酸化物が形成されることに
よって前記チャネル領域と前記ゲート絶縁膜界面に圧縮
応力が加えられていることを特徴とし、構造が簡単で歩
留りが高く、また製造コスト安価な不揮発性半導体メモ
リ素子を提供できることを特徴とする。
In order to solve these problems, the inventors of the present invention have conducted various studies. As a result, the stress applied to the interface between the semiconductor and the gate insulating film of a thin film transistor using a glass substrate as a substrate is reduced. It has been found that by controlling the stress, a state in which carriers can be easily injected into the gate insulating film can be created. Accordingly, the nonvolatile semiconductor memory element of the present invention includes a transistor having at least a channel region, a semiconductor layer including source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors, a gate insulating film, a gate electrode, and a source and drain electrode. A nonvolatile semiconductor memory element which functions as a memory by injecting electric charge from a semiconductor layer or a gate electrode into a gate insulating film of the transistor, wherein an oxide of the gate electrode material is formed on a surface of the gate electrode of the memory transistor. By being formed, a compressive stress is applied to the interface between the channel region and the gate insulating film, and a nonvolatile semiconductor memory device having a simple structure, a high yield, and a low manufacturing cost can be provided. And

【0008】また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子
の製造方法はチャネル領域とドナーまたはアクセプタと
なる不純物を含有するソース及びドレイン領域からなる
半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及びドレ
イン電極を少なくとも有するトランジスタを含み、前記
トランジスタのゲート絶縁膜中に半導体層またはゲート
電極から電荷を注入することによってメモリとして作用
する不揮発性半導体メモリ素子の製造方法であって、前
記ゲート電極はゲート電極がモリブデン、タンタル、ア
ルミニウム、タングステンのうちの少なくとも1種類の
金属を少なくとも含む金属膜を選択的に被着形成する工
程と、前記金属膜表面を酸化する工程を少なくとも含む
ことを特徴とする。
Further, according to the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a semiconductor layer comprising a channel region, source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors, a gate insulating film, a gate electrode, and source and drain electrodes are formed. A method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device including a transistor having at least a transistor and injecting electric charge from a semiconductor layer or a gate electrode into a gate insulating film of the transistor to act as a memory, wherein the gate electrode is formed of molybdenum. Selectively forming a metal film containing at least one metal selected from the group consisting of tantalum, aluminum and tungsten, and oxidizing the surface of the metal film.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の不揮発性
半導体メモリ素子はチャネル領域とドナーまたはアクセ
プタとなる不純物を含有するソース及びドレイン領域か
らなる半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及
びドレイン電極を少なくとも有するトランジスタを含
み、前記トランジスタのゲート絶縁膜中に半導体層また
はゲート電極から電荷を注入することによってメモリと
して作用する不揮発性半導体メモリ素子であって、前記
トランジスタのゲート電極表面には前記ゲート電極材料
の酸化物が形成されることによって前記チャネル領域と
前記ゲート絶縁膜界面に圧縮応力が加えられていること
を特徴とし、構造が簡単なために歩留りが高く、また製
造コスト安価な不揮発性半導体メモリ素子を提供できる
という作用を有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1 of the present invention has a semiconductor layer comprising a channel region, a source and a drain region containing impurities serving as donors or acceptors, a gate insulating film, a gate electrode and a source. And a transistor having at least a drain electrode, a non-volatile semiconductor memory element that acts as a memory by injecting electric charge from a semiconductor layer or a gate electrode into a gate insulating film of the transistor, Is characterized in that an oxide of the gate electrode material is formed to apply a compressive stress to the interface between the channel region and the gate insulating film. The structure is simple, so the yield is high, and the manufacturing cost is low. Has the function of providing a simple nonvolatile semiconductor memory device.

【0010】本発明の請求項2記載の不揮発性半導体メ
モリ素子は請求項1記載の不揮発性半導体メモリ素子に
おいて、ゲート電極がモリブデン、タンタル、アルミニ
ウム、タングステンのうちの少なくとも1種類の金属を
少なくとも含むことを特徴とし、抵抗の低い金属を用い
るため、微細化に適し、より高密度化・高集積化が簡単
にできるという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the nonvolatile semiconductor memory element according to the first aspect, wherein the gate electrode contains at least one metal selected from molybdenum, tantalum, aluminum and tungsten. Since a metal having a low resistance is used, it is suitable for miniaturization and has an effect that higher density and higher integration can be easily achieved.

【0011】本発明の請求項3記載の不揮発性半導体メ
モリ素子はチャネル領域とドナーまたはアクセプタとな
る不純物を含有するソース及びドレイン領域からなる半
導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及びドレイ
ン電極を少なくとも有する二つのトランジスタを含み、
前記二つのトランジスタの一方がスイッチングトランジ
スタとして動作し、他方がメモリトランジスタとして動
作する不揮発性半導体メモリ素子であって、前記メモリ
トランジスタのゲート電極表面には前記ゲート電極材料
の酸化物が形成されることによって前記チャネル領域と
前記ゲート絶縁膜界面に圧縮応力が加えられていること
を特徴とし、不揮発性メモリがスイッチングトランジス
タとメモリトランジスタから構成されるので、メモリの
読み出し動作が確実に行われ、より動作信頼性の高い不
揮発性半導体メモリ素子を提供できるという作用を有す
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising: a semiconductor layer comprising a channel region, source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors, a gate insulating film, a gate electrode, and source and drain electrodes. Including at least two transistors,
One of the two transistors operates as a switching transistor, and the other is a nonvolatile semiconductor memory element operating as a memory transistor, and an oxide of the gate electrode material is formed on a surface of a gate electrode of the memory transistor. A compressive stress is applied to the interface between the channel region and the gate insulating film, and the nonvolatile memory includes a switching transistor and a memory transistor. This has the function of providing a highly reliable nonvolatile semiconductor memory element.

【0012】本発明の請求項4記載の不揮発性半導体メ
モリ素子は請求項3記載の不揮発性半導体メモリ素子に
おいて、ゲート電極がモリブデン、タンタル、アルミニ
ウム、タングステンのうちの少なくとも1種類の金属を
少なくとも含むことを特徴とし、抵抗の低い金属を用い
るため、微細化に適し、より高密度化・高集積化が簡単
にできるという作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the nonvolatile semiconductor memory element according to the third aspect, wherein the gate electrode contains at least one metal selected from molybdenum, tantalum, aluminum and tungsten. Since a metal having a low resistance is used, it is suitable for miniaturization and has an effect that higher density and higher integration can be easily achieved.

【0013】本発明の請求項5記載の不揮発性半導体メ
モリ素子の製造方法はチャネル領域とドナーまたはアク
セプタとなる不純物を含有するソース及びドレイン領域
からなる半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース
及びドレイン電極を少なくとも有するトランジスタを含
み、前記トランジスタのゲート絶縁膜中に半導体層また
はゲート電極から電荷を注入することによってメモリと
して作用する不揮発性半導体メモリ素子の製造方法であ
って、前記ゲート電極はゲート電極材料を選択的に被着
形成する工程と、前記ゲート電極表面を酸化する工程を
少なくとも含むことを特徴とし、簡単な製造工程で歩留
まりの高い不揮発性半導体メモリ素子の製造方法を提供
できるという作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a semiconductor layer comprising a channel region and source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors; a gate insulating film; a gate electrode; A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element including a transistor having at least a drain electrode, and acting as a memory by injecting electric charge from a semiconductor layer or a gate electrode into a gate insulating film of the transistor, wherein the gate electrode is a gate electrode. The method includes a step of selectively depositing and forming an electrode material and a step of oxidizing the surface of the gate electrode, thereby providing a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device with a high yield in a simple manufacturing process. Having.

【0014】本発明の請求項6記載の不揮発性半導体メ
モリ素子の製造方法は請求項7記載の不揮発性半導体メ
モリ素子の製造方法において、ゲート電極がモリブデ
ン、タンタル、アルミニウム、タングステンのうちの少
なくとも1種類の金属を少なくとも含む金属膜を選択的
に被着形成する工程と、前記金属膜表面を酸化する工程
を少なくとも含むことを特徴とし、抵抗の低い金属を用
いるため、微細化に適し、より高密度化・高集積化に適
した不揮発性半導体メモリ素子の製造方法をできるとい
う作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh aspect, wherein the gate electrode comprises at least one of molybdenum, tantalum, aluminum and tungsten. A step of selectively depositing and forming a metal film containing at least one type of metal, and a step of oxidizing the surface of the metal film. This has the effect of enabling a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element suitable for high density and high integration.

【0015】本発明の請求項7記載の不揮発性半導体メ
モリ素子の製造方法はチャネル領域とドナーまたはアク
セプタとなる不純物を含有するソース及びドレイン領域
からなる半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース
及びドレイン電極を少なくとも有する二つのトランジス
タを含み、前記二つのトランジスタの一方がスイッチン
グトランジスタとして動作し、他方がメモリトランジス
タとなるセルを有する不揮発性半導体メモリ素子の製造
方法であって、前記メモリトランジスタのゲート電極は
ゲート電極材料を選択的に被着形成する工程と、前記ゲ
ート電極表面を酸化する工程を少なくとも含むことを特
徴とし、不揮発性メモリがスイッチングトランジスタと
メモリトランジスタから構成されるので、メモリの読み
出し動作が確実に行われ、より動作信頼性の高い不揮発
性半導体メモリ素子の製造方法を提供できるという作用
を有する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a semiconductor layer comprising a channel region and source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors; a gate insulating film; a gate electrode; A method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device including two transistors having at least a drain electrode, wherein one of the two transistors operates as a switching transistor, and the other has a cell to be a memory transistor. The electrode includes at least a step of selectively forming a gate electrode material and a step of oxidizing the surface of the gate electrode. Since the nonvolatile memory includes a switching transistor and a memory transistor, reading of the memory is performed. Operation is reliable We, an effect that can be provided a method of manufacturing more operations reliable nonvolatile semiconductor memory device.

【0016】本発明の請求項8記載の不揮発性半導体メ
モリ素子の製造方法は請求項7記載の不揮発性半導体メ
モリ素子の製造方法において、メモリトランジスタのゲ
ート電極はゲート電極がモリブデン、タンタル、アルミ
ニウム、タングステンのうちの少なくとも1種類の金属
を少なくとも含む金属膜を選択的に被着形成する工程
と、前記金属膜表面を酸化する工程を少なくとも含むこ
とを特徴とし、抵抗の低い金属を用いるため、微細化に
適し、より高密度化・高集積化に適した不揮発性半導体
メモリ素子の製造方法をできるという作用を有する。
According to a eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh aspect, wherein the gate electrode of the memory transistor has molybdenum, tantalum, aluminum, A step of selectively depositing a metal film containing at least one kind of metal of tungsten; and a step of oxidizing the surface of the metal film. It has an effect that a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element suitable for high integration and high density and high integration can be performed.

【0017】以下、本発明の実施の形態を図面を用いて
説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】(実施の形態1)図1は本発明の第1の実
施の形態の不揮発性半導体メモリ素子及びその製造方法
を説明するための工程断面図であり、以下順を追って説
明する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a process sectional view for explaining a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.

【0019】ガラス基板中の不純物の拡散を防ぐための
バッファー層2としてSiO2 膜を被着した基板1(コ
−ニング社製#1737ガラス)上に厚みが30〜20
0nmの島状のpoly-Si3を形成する(図1(a))。
On a substrate 1 (# 1737 glass manufactured by Corning Incorporated) having a SiO 2 film as a buffer layer 2 for preventing diffusion of impurities in a glass substrate, a thickness of 30 to 20 is applied.
An island-shaped poly-Si3 of 0 nm is formed (FIG. 1A).

【0020】ここでは、poly-Si3は基板としてガラス
基板を用いたので、ガラス基板は安価ではあるが、あま
り耐熱性が高くないので、まず非晶質Siを形成後に閾
値電圧を調整するためボロンを注入後、エキシマレーザ
ーアニールで結晶化してpoly-Si3を形成した。
Here, since a glass substrate is used for poly-Si3, the glass substrate is inexpensive, but the heat resistance is not so high. Therefore, boron is first formed after forming amorphous Si to adjust the threshold voltage. Was implanted and crystallized by excimer laser annealing to form poly-Si3.

【0021】そして、例えば、常圧CVD法でゲート絶
縁層4となるSiO2を100nmの厚みで全面に堆積
した後、例えばMoW合金を用いてゲート電極5を形成
する。Mo単体では洗浄工程で用いる酸への耐酸性が弱
いためWを添加した。この例ではW濃度を15%程度と
したが、濃度は適宜変更可能である。
Then, for example, after depositing SiO 2 to be the gate insulating layer 4 to a thickness of 100 nm over the entire surface by a normal pressure CVD method, the gate electrode 5 is formed using, for example, a MoW alloy. Since Mo alone has weak acid resistance to the acid used in the cleaning step, W was added. In this example, the W concentration is about 15%, but the concentration can be changed as appropriate.

【0022】そして、水素希釈ジボラン(B26)のプ
ラズマを生成し、質量分離を行わずに加速電圧は70k
Vで総ドーズ量は1×1015cm-2の条件で、イオンドーピ
ングすることにより、ソース領域とドレイン領域になる
+領域6を形成する(図1(b))。
Then, a plasma of diborane (B 2 H 6 ) diluted with hydrogen is generated, and the acceleration voltage is set to 70 k without performing mass separation.
Ion doping is performed under the condition that the total dose is 1 × 10 15 cm −2 and the p + region 6 serving as a source region and a drain region is formed (FIG. 1B).

【0023】その後、空気雰囲気中で450℃で15分
の熱処理を行うことによって、MoWゲート電極表面に
酸化膜7を形成した(図1(c))。
Thereafter, a heat treatment was performed at 450 ° C. for 15 minutes in an air atmosphere to form an oxide film 7 on the surface of the MoW gate electrode (FIG. 1C).

【0024】常圧CVD法でSiO2 を層間絶縁層8と
して全面に堆積し、次にコンタクト・ホ−ル9を形成
し、ソース電極10及び・ドレイン電極11として例え
ばアルミニウム(Al)をスパッタ法で堆積し、その後
フォトリソグラフィー・エッチングでパターン化するこ
とにより、pチャネルの薄膜トランジスタからなる不揮
発性半導体メモリ素子が完成する(図1(d))。
SiO 2 is deposited on the entire surface as an interlayer insulating layer 8 by a normal pressure CVD method, then a contact hole 9 is formed, and for example, aluminum (Al) is sputtered as a source electrode 10 and a drain electrode 11. Then, by patterning by photolithography and etching, a nonvolatile semiconductor memory element composed of a p-channel thin film transistor is completed (FIG. 1D).

【0025】次に、その動作を説明する。図2に上記の
(実施の形態1)に従って作成した薄膜トランジスタの
ドレイン電流のゲート電圧依存性とこの薄膜トランジス
タのゲートに例えば−20Vの電圧を印加して、ホール
をゲート絶縁膜中に注入した後のドレイン電流のゲート
電圧依存性を示す。ホール注入によって閾値電圧は大き
く負にシフトしている。
Next, the operation will be described. FIG. 2 shows the gate voltage dependence of the drain current of the thin film transistor formed according to the above (Embodiment 1) and the voltage after applying, for example, -20 V to the gate of the thin film transistor to inject holes into the gate insulating film. 4 shows the gate voltage dependence of the drain current. The threshold voltage is largely negatively shifted by hole injection.

【0026】従って、例えば、ゲート電圧を0Vとした
とき、この薄膜トランジスタはホール注入前はON状態
で、注入後はOFF状態となる。この差ををメモリとし
て用いる。注入されたホールの消去にはゲートに正の電
圧の印加、、熱処理、基板がガラス等の紫外光を透過す
るものであれば基板裏面からチャネル領域への紫外光照
射などの手法を用いることができる。
Therefore, for example, when the gate voltage is set to 0 V, this thin film transistor is in an ON state before hole injection and is in an OFF state after hole injection. This difference is used as a memory. To erase the injected holes, a method such as application of a positive voltage to the gate, heat treatment, and irradiation of ultraviolet light from the back surface of the substrate to the channel region if the substrate transmits ultraviolet light such as glass can be used. it can.

【0027】尚、上記の(実施の形態1)では基板とし
てガラス基板を用いたが、基板を特定するものではな
く、例えば、石英基板、サファイア基板、単結晶シリコ
ン基板、他種のガラス基板なども用いることが可能であ
る。また、半導体としてpoly−Siを用いたが、非
晶質Si、単結晶SiやSiGeなどの化合物半導体を
用いても良い。また、ゲート絶縁膜として常圧CVDに
よるSiO2を用いたが、これも堆積手法や材料を特定
するものではないので、プラズマCVDやLPCVDな
どの他のCVD法や熱酸化膜を用いることも可能であ
る。但し、基板にガラス基板を用いた場合は安価である
が耐熱性に劣るため、実質的に基板温度が上がるような
条件での熱酸化膜は用いることができない。また、ゲー
ト電極としてMoW合金材料を用いたが、他の材料モリ
ブデン、タンタル、アルミニウム、タングステンやそれ
らの合金材料や不純物を多量に含むpoly−Siなど
も使用可能である。ゲート絶縁膜やゲート電極材料に関
して注意すべき点は、ゲート電極の酸化によって圧縮応
力が働くようにすることが肝要であるので、引っ張り応
力の高い材料や堆積手法を用いることは好ましくないと
いうことである。
In the above (Embodiment 1), a glass substrate is used as the substrate. However, the substrate is not specified, and for example, a quartz substrate, a sapphire substrate, a single-crystal silicon substrate, another type of glass substrate, etc. Can also be used. In addition, although poly-Si is used as the semiconductor, a compound semiconductor such as amorphous Si, single crystal Si, or SiGe may be used. In addition, although SiO 2 by normal pressure CVD was used as the gate insulating film, this method does not specify a deposition method or a material. Therefore, another CVD method such as plasma CVD or LPCVD or a thermal oxide film can be used. It is. However, when a glass substrate is used as the substrate, it is inexpensive but has poor heat resistance, so that a thermal oxide film cannot be used under conditions that substantially increase the substrate temperature. Although the MoW alloy material is used for the gate electrode, other materials such as molybdenum, tantalum, aluminum, tungsten, alloy materials thereof, and poly-Si containing a large amount of impurities can also be used. A point to be noted about the gate insulating film and the gate electrode material is that it is important to apply a compressive stress by oxidizing the gate electrode, and it is not preferable to use a material having a high tensile stress or a deposition method. is there.

【0028】また、上記の(実施の形態1)では、Mo
W合金表面を熱酸化したが、例えばAlやTaあるいは
それらの合金材料などをゲート電極材料に用いた場合は
陽極酸化などを用いることもできる。
In the above (Embodiment 1), Mo
Although the surface of the W alloy is thermally oxidized, for example, when Al, Ta, or an alloy thereof is used as the gate electrode material, anodic oxidation or the like can be used.

【0029】また、層間絶縁層8として常圧CVD法に
よるSiO2を用いたが、TEOSを用いたプラズマC
VD法によるSiO2 やLTO(Low Temperature Oxid
e)、ECR−CVDによるSiO2 等でも良いことは言
うまでもない。また、材料としても窒化シリコンや酸化
タンタル、酸化アルミニウム等も用いることができる
し、これらの薄膜の積層構造をとっても良い。また、ソ
ース電極10およびドレイン電極11の材料としてAl
を用いたがを用いたが、タンタル(Ta)、モリブデン
(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)等の金属ま
たはそれらの合金でも良いし、不純物を多量に含むpoly
-Siやpoly-SiGe合金やITO等の透明導電層等で
も良い。
Further, although SiO 2 formed by the normal pressure CVD method is used as the interlayer insulating layer 8, the plasma C using TEOS is used.
SiO 2 or LTO (Low Temperature Oxid) by VD method
e), needless to say, SiO 2 or the like by ECR-CVD may be used. In addition, silicon nitride, tantalum oxide, aluminum oxide, or the like can be used as a material, and a stacked structure of these thin films may be used. Further, as a material of the source electrode 10 and the drain electrode 11, Al
However, a metal such as tantalum (Ta), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti) or an alloy thereof may be used, or poly containing a large amount of impurities may be used.
A transparent conductive layer such as -Si or poly-SiGe alloy or ITO may be used.

【0030】また、不純物としてはボロンを用いてPチ
ャネルのトランジスタとしたが、同様にアクセプタとな
る砒素等を用いても良いし、n型としてドナーとなるリ
ンやアルミニウム等を用いてNチャンネルのトランジス
タを形成しても良い。
Although a P-channel transistor is formed by using boron as an impurity, arsenic or the like serving as an acceptor may be used similarly, or an N-channel transistor may be formed by using phosphorus or aluminum serving as a donor as an n-type transistor. A transistor may be formed.

【0031】以下、本発明の第2の実施の形態を図面を
用いて説明する。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0032】(実施の形態2)図3は本発明の第2の実
施の形態の不揮発性半導体メモリ素子及びその製造方法
を説明するための工程断面図であり、以下順を追って説
明する。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a process sectional view for explaining a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

【0033】ガラス基板中の不純物の拡散を防ぐための
バッファー層2としてSiO2 膜を被着した基板1(コ
−ニング社製#1737ガラス)上に厚みが30〜20
0nmの島状のpoly-Si3を形成する(図3(a))。
On a substrate 1 (# 1737 glass manufactured by Corning Incorporated) on which an SiO 2 film is applied as a buffer layer 2 for preventing diffusion of impurities in a glass substrate, a thickness of 30 to 20 is applied.
An 0-nm island-shaped poly-Si3 is formed (FIG. 3A).

【0034】ここでは、poly-Si3は基板としてガラス
基板を用いたので、ガラス基板は安価ではあるが、あま
り耐熱性が高くないので、まず非晶質Siを形成後に閾
値電圧を調整するためボロンを注入後、エキシマレーザ
ーアニールで結晶化してpoly-Si3を形成した。
Here, since a glass substrate is used for poly-Si3, the glass substrate is inexpensive, but does not have high heat resistance. Therefore, boron is first formed after forming amorphous Si to adjust the threshold voltage. Was implanted and crystallized by excimer laser annealing to form poly-Si3.

【0035】そして、例えば、常圧CVD法でゲート絶
縁層4となるSiO2を100nmの厚みで全面に堆積
した後、例えばMoW合金を用いてゲート電極5を形成
する。Mo単体では洗浄工程で用いる酸への耐酸性が弱
いためWを添加した。この例ではW濃度を15%程度と
したが、濃度は適宜変更可能である。
Then, for example, after depositing SiO 2 to be the gate insulating layer 4 to a thickness of 100 nm over the entire surface by a normal pressure CVD method, the gate electrode 5 is formed using, for example, a MoW alloy. Since Mo alone has weak acid resistance to the acid used in the cleaning step, W was added. In this example, the W concentration is about 15%, but the concentration can be changed as appropriate.

【0036】そして、水素希釈ジボラン(B26)のプ
ラズマを生成し、質量分離を行わずに加速電圧は70k
Vで総ドーズ量は1×1015cm-2の条件で、イオンドーピ
ングすることにより、ソース領域とドレイン領域になる
+領域6を形成する(図3(b))。
Then, a plasma of hydrogen-diluted diborane (B 2 H 6 ) is generated, and the acceleration voltage is set to 70 k without performing mass separation.
Ion doping is performed at a total dose of 1 × 10 15 cm −2 at V to form ap + region 6 serving as a source region and a drain region (FIG. 3B).

【0037】その後、スイッチングトランジスタのゲー
ト電極上に酸化防止マスク12をSiNXをプラズマC
VD法で形成した後、空気雰囲気中で450℃で15分
の熱処理を行うことによって、MoWゲート電極表面に
酸化膜7を形成した(図3(c))。
[0037] Thereafter, the plasma C the SiN X antioxidant mask 12 on the gate electrode of the switching transistor
After the formation by the VD method, an oxide film 7 was formed on the surface of the MoW gate electrode by performing a heat treatment at 450 ° C. for 15 minutes in an air atmosphere (FIG. 3C).

【0038】その後、酸化防止マスクを除去し、次に常
圧CVD法でSiO2 を層間絶縁層8として全面に堆積
し、次にコンタクト・ホ−ル9を形成し、ソース電極1
0及び・ドレイン電極11として例えばアルミニウム
(Al)をスパッタ法で堆積し、その後フォトリソグラ
フィー・エッチングでパターン化することにより、pチ
ャネルのメモリ薄膜トランジスタ薄膜トランジスタ13
とスイッチング薄膜トランジスタ14とからなる不揮発
性半導体メモリ素子が完成する(図3(d))。
Thereafter, the antioxidant mask is removed, and then SiO 2 is deposited on the entire surface as an interlayer insulating layer 8 by a normal pressure CVD method, and then a contact hole 9 is formed.
By depositing, for example, aluminum (Al) as the 0 and drain electrodes 11 by sputtering, and then patterning by photolithography etching, a p-channel memory thin film transistor 13
And a switching thin film transistor 14 are completed (FIG. 3D).

【0039】次に、その動作を説明する。図示はしない
が、メモリ用薄膜トランジスタ13は前記の(実施の形
態1)と同様のドレイン電流のゲート電圧依存性を示
し、ホール注入によって閾値電圧は大きく負にシフトす
ることも同様である。
Next, the operation will be described. Although not shown, the memory thin film transistor 13 shows the same gate voltage dependence of the drain current as in the above (Embodiment 1), and the threshold voltage shifts significantly negatively by hole injection in the same manner.

【0040】従って、例えば、ゲート電圧を0Vとした
とき、この薄膜トランジスタはホール注入前はON状態
で、注入後はOFF状態となる。この差をメモリとして
用いるのであるが、(実施の形態2)ではメモリの読み
出し用にスイッチング薄膜トランジスタ14を付加して
いるため、メモリ読み出し時にメモリ薄膜トランジスタ
13に電気的負荷がかからない。即ち、読み出し時に
は、スイッチング薄膜トランジスタ14のゲートがON
するような電圧を印加し、読み出し電位をソース電極1
0に加えると、メモリ薄膜トランジスタ13が書き込ま
れていれば、メモリ薄膜トランジスタ13はオフ状態と
なり、スイッチング薄膜トランジスタのドレイン電極1
1には“0”情報が、メモリ薄膜トランジスタ13に書
き込まれていない場合には、メモリトランジスタ13は
オン状態となって、スイッチング薄膜トランジスタ14
のドレインには“1”情報が読み出される。
Therefore, for example, when the gate voltage is set to 0 V, this thin film transistor is in an ON state before hole injection and is in an OFF state after hole injection. This difference is used as a memory. In the second embodiment, since the switching thin film transistor 14 is added for reading the memory, an electrical load is not applied to the memory thin film transistor 13 when reading the memory. That is, at the time of reading, the gate of the switching thin film transistor 14 is turned on.
And a read potential is applied to the source electrode 1.
0, the memory thin film transistor 13 is turned off when the memory thin film transistor 13 is written, and the drain electrode 1 of the switching thin film transistor is turned off.
When “0” information is not written in the memory thin film transistor 13, the memory transistor 13 is turned on and the switching thin film transistor 14 is turned on.
"1" information is read out to the drain of.

【0041】注入されたホールの消去には(実施の形態
1)と同様にメモリ薄膜トランジスタ13のゲート電極
に正の電圧の印加、熱処理、基板がガラス等の紫外光を
透過するものであれば基板裏面からチャネル領域への紫
外光照射などの手法を用いることができる。
In order to erase the injected holes, a positive voltage is applied to the gate electrode of the memory thin film transistor 13 and heat treatment is performed, as in the first embodiment. A technique such as ultraviolet light irradiation from the back surface to the channel region can be used.

【0042】尚、上記の(実施の形態2)では基板とし
てガラス基板を用いたが、基板を特定するものではな
く、例えば、石英基板、サファイア基板、単結晶シリコ
ン基板、他種のガラス基板なども用いることが可能であ
る。また、半導体としてpoly−Siを用いたが、非
晶質Si、単結晶SiやSiGeなどの化合物半導体を
用いても良い。また、ゲート絶縁膜として常圧CVDに
よるSiO2を用いたが、これも堆積手法や材料を特定
するものではないので、プラズマCVDやLPCVDな
どの他のCVD法や熱酸化膜を用いることも可能であ
る。但し、基板にガラス基板を用いた場合は安価である
が耐熱性に劣るため、実質的に基板温度が上がるような
条件での熱酸化膜は用いることができない。また、ゲー
ト電極としてMoW合金材料を用いたが、他の材料モリ
ブデン、タンタル、アルミニウム、タングステンやそれ
らの合金材料や不純物を多量に含むpoly−Siなど
も使用可能である。ゲート絶縁膜やゲート電極材料に関
して注意すべき点は、ゲート電極の酸化によって圧縮応
力が働くようにすることが肝要であるので、引っ張り応
力の高い材料や堆積手法を用いることは好ましくないと
いうことである。
In the above (Embodiment 2), a glass substrate is used as a substrate. However, the substrate is not specified, and for example, a quartz substrate, a sapphire substrate, a single-crystal silicon substrate, another type of glass substrate, etc. Can also be used. In addition, although poly-Si is used as the semiconductor, a compound semiconductor such as amorphous Si, single crystal Si, or SiGe may be used. In addition, although SiO 2 by normal pressure CVD was used as the gate insulating film, this method does not specify a deposition method or a material. Therefore, another CVD method such as plasma CVD or LPCVD or a thermal oxide film can be used. It is. However, when a glass substrate is used as the substrate, it is inexpensive but has poor heat resistance, so that a thermal oxide film cannot be used under conditions that substantially increase the substrate temperature. Although the MoW alloy material is used for the gate electrode, other materials such as molybdenum, tantalum, aluminum, tungsten, alloy materials thereof, and poly-Si containing a large amount of impurities can also be used. A point to be noted about the gate insulating film and the gate electrode material is that it is important to apply a compressive stress by oxidizing the gate electrode, and it is not preferable to use a material having a high tensile stress or a deposition method. is there.

【0043】また、上記の(実施の形態2)では、Mo
W合金表面を熱酸化したが、例えばAlやTaあるいは
それらの合金材料などをゲート電極材料に用いた場合は
陽極酸化などを用いることもできるので、スイッチング
用薄膜トランジスタの酸化防止マスクとしてフォトレジ
ストを用いることもできる。また、スイッチング用の薄
膜トランジスタのゲート電極材料を別の材料を用いるこ
とも可能である。別材料を用いる場合には、酸化温度が
異なる材料例えばTaを選べば、450℃程度の熱処理
では酸化されないので、酸化防止マスクを用いる必要が
ない。
In the above (Embodiment 2), Mo
Although the surface of the W alloy is thermally oxidized, for example, when Al, Ta, or an alloy thereof is used as a gate electrode material, anodic oxidation or the like can be used. Therefore, a photoresist is used as an oxidation prevention mask for a switching thin film transistor. You can also. Further, another material can be used as a gate electrode material of the thin film transistor for switching. When a different material is used, if a material having a different oxidation temperature, for example, Ta is selected, the material is not oxidized by the heat treatment at about 450 ° C., so that there is no need to use an oxidation prevention mask.

【0044】また、層間絶縁層8として常圧CVD法に
よるSiO2を用いたが、TEOSを用いたプラズマC
VD法によるSiO2 やLTO(Low Temperature Oxid
e)、ECR−CVDによるSiO2 等でも良いことは言
うまでもない。また、材料としても窒化シリコンや酸化
タンタル、酸化アルミニウム等も用いることができる
し、これらの薄膜の積層構造をとっても良い。また、ソ
ース電極10およびドレイン電極11の材料としてAl
を用いたがを用いたが、タンタル(Ta)、モリブデン
(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)等の金属ま
たはそれらの合金でも良いし、不純物を多量に含むpoly
-Siやpoly-SiGe合金やITO等の透明導電層等で
も良い。
Further, although SiO 2 formed by the normal pressure CVD method is used as the interlayer insulating layer 8, the plasma C using TEOS is used.
SiO 2 or LTO (Low Temperature Oxid) by VD method
e), needless to say, SiO 2 or the like by ECR-CVD may be used. In addition, silicon nitride, tantalum oxide, aluminum oxide, or the like can be used as a material, and a stacked structure of these thin films may be used. Further, as a material of the source electrode 10 and the drain electrode 11, Al
However, a metal such as tantalum (Ta), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti) or an alloy thereof may be used, or poly containing a large amount of impurities may be used.
A transparent conductive layer such as -Si or poly-SiGe alloy or ITO may be used.

【0045】また、不純物としてはボロンを用いてPチ
ャネルのトランジスタとしたが、同様にアクセプタとな
る砒素等を用いても良いし、n型としてドナーとなるリ
ンやアルミニウム等を用いてNチャンネルのトランジス
タを形成しても良い。
Although a P-channel transistor is formed by using boron as an impurity, arsenic or the like serving as an acceptor may be used similarly, or an N-channel transistor may be formed by using phosphorus or aluminum serving as a donor as an n-type transistor. A transistor may be formed.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、説明を行なってきたように、本発
明の不揮発性半導体メモリ素子及びその製造方法によれ
ば、簡単な構成で、歩留まり良く、かつ低コストで製造
できる。
As described above, according to the nonvolatile semiconductor memory device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device can be manufactured with a simple structure at a high yield and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にもとづく第1の実施の形態の不揮発性
半導体メモリ素子及びその製造方法を説明するための主
要工程毎の概略断面図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of each of main processes for describing a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明にもとづく第1の実施の形態の不揮発性
半導体メモリ素子を構成する薄膜トランジスタのドレイ
ン電流のゲート電圧依存性とこの薄膜トランジスタのゲ
ートに−20Vの電圧を印加して、ホールをゲート絶縁
膜中に注入した後のドレイン電流のゲート電圧依存性を
示す図
FIG. 2 shows a gate voltage dependency of a drain current of a thin film transistor constituting a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, and a voltage of −20 V is applied to a gate of the thin film transistor to gate a hole. Diagram showing gate voltage dependence of drain current after injection into insulating film

【図3】本発明にもとづく第2の実施の形態の不揮発性
半導体メモリ素子及びその製造方法を説明するための主
要工程毎の概略断面図
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing main steps for describing a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention;

【図4】従来の不揮発性半導体メモリ素子としてMNO
S型EPROMを説明するための概略断面図
FIG. 4 shows an MNO as a conventional nonvolatile semiconductor memory device.
Schematic sectional view for explaining an S-type EPROM

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 バッファー層 3 poly−Si 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6 p+領域 7 MoW酸化膜 8 層間絶縁膜 9 コンタクトホール 10 ソース電極 11 ドレイン電極 12 酸化防止マスク 13 メモリ薄膜トランジスタ 14 スイッチング薄膜トランジスタ 15 n型Si基板 16 Pウェル 17 SiO2 18 Si34 19−1 ゲート電極 19−2 ゲート電極 20 n+領域 21 ソース電極 22 ドレイン電極 23 MNOSメモリトランジスタ 24 スイッチングトランジスタREFERENCE SIGNS LIST 1 glass substrate 2 buffer layer 3 poly-Si 4 gate insulating film 5 gate electrode 6 p + region 7 MoW oxide film 8 interlayer insulating film 9 contact hole 10 source electrode 11 drain electrode 12 antioxidant mask 13 memory thin film transistor 14 switching thin film transistor 15 n-type Si substrate 16 P well 17 SiO 2 18 Si 3 N 4 19-1 Gate electrode 19-2 Gate electrode 20 n + region 21 Source electrode 22 Drain electrode 23 MNOS memory transistor 24 Switching transistor

フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA16 AB02 AC02 AD12 AD41 AD70 AE02 AE08 AG02 AG12 AG21 5F083 EP17 EP22 EP33 ER11 ER21 ER25 ER30 GA27 GA28 HA02 HA06 JA36 JA39 PR12 PR33 PR36 Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA16 AB02 AC02 AD12 AD41 AD70 AE02 AE08 AG02 AG12 AG21 5F083 EP17 EP22 EP33 ER11 ER21 ER25 ER30 GA27 GA28 HA02 HA06 JA36 JA39 PR12 PR33 PR36

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネル領域とドナーまたはアクセプタ
となる不純物を含有するソース及びドレイン領域からな
る半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及びド
レイン電極を少なくとも有するトランジスタを含み、前
記トランジスタのゲート絶縁膜中に半導体層またはゲー
ト電極から電荷を注入することによってメモリとして作
用する不揮発性半導体メモリ素子であって、前記トラン
ジスタのゲート電極表面には前記ゲート電極材料の酸化
物が形成されることによって前記チャネル領域と前記ゲ
ート絶縁膜界面に圧縮応力が加えられていることを特徴
とする不揮発性半導体メモリ素子。
1. A transistor having at least a channel region, a semiconductor layer including source and drain regions containing an impurity serving as a donor or an acceptor, a gate insulating film, a gate electrode, and a source and drain electrode. A non-volatile semiconductor memory device that acts as a memory by injecting charges from a semiconductor layer or a gate electrode into the transistor, wherein an oxide of the gate electrode material is formed on a surface of a gate electrode of the transistor. A non-volatile semiconductor memory device, wherein a compressive stress is applied to a region and an interface of the gate insulating film.
【請求項2】 ゲート電極がモリブデン、タンタル、ア
ルミニウム、タングステンのうちの少なくとも1種類の
金属を少なくとも含むことを特徴とする請求項1に記載
の不揮発性半導体メモリ素子。
2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate electrode contains at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, tantalum, aluminum, and tungsten.
【請求項3】 チャネル領域とドナーまたはアクセプタ
となる不純物を含有するソース及びドレイン領域からな
る半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及びド
レイン電極を少なくとも有する二つのトランジスタを含
み、前記二つのトランジスタの一方がスイッチングトラ
ンジスタとして動作し、他方がメモリトランジスタとし
て動作する不揮発性半導体メモリ素子であって、前記メ
モリトランジスタのゲート電極表面には前記ゲート電極
材料の酸化物が形成されることによって前記チャネル領
域と前記ゲート絶縁膜界面に圧縮応力が加えられている
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。
3. A transistor comprising: a channel region; a semiconductor layer including source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors; a gate insulating film; a gate electrode; and two transistors having at least source and drain electrodes. One operates as a switching transistor and the other operates as a memory transistor, and the oxide of the gate electrode material is formed on a surface of a gate electrode of the memory transistor. And a compressive stress applied to an interface of the gate insulating film.
【請求項4】 メモリトランジスタのゲート電極がモリ
ブデン、タンタル、アルミニウム、タングステンのうち
の少なくとも1種類の金属を少なくとも含むことを特徴
とする請求項3に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
4. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the gate electrode of the memory transistor includes at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, tantalum, aluminum, and tungsten.
【請求項5】 チャネル領域とドナーまたはアクセプタ
となる不純物を含有するソース及びドレイン領域からな
る半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及びド
レイン電極を少なくとも有するトランジスタを含み、前
記トランジスタのゲート絶縁膜中に半導体層またはゲー
ト電極から電荷を注入することによってメモリとして作
用する不揮発性半導体メモリ素子の製造方法であって、
前記ゲート電極はゲート電極材料を選択的に被着形成す
る工程と、前記ゲート電極表面を酸化する工程を少なく
とも含むことを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子の
製造方法。
5. A transistor having at least a channel region, a semiconductor layer including source and drain regions containing an impurity serving as a donor or an acceptor, a gate insulating film, a gate electrode, and a transistor having at least a source and a drain electrode. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element that acts as a memory by injecting electric charge from a semiconductor layer or a gate electrode therein,
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a step of selectively forming a gate electrode material on the gate electrode; and a step of oxidizing a surface of the gate electrode.
【請求項6】 前記ゲート電極はゲート電極がモリブデ
ン、タンタル、アルミニウム、タングステンのうちの少
なくとも1種類の金属を少なくとも含む金属膜を選択的
に被着形成する工程と、前記金属膜表面を酸化する工程
を少なくとも含むことを特徴とする請求項5に記載の不
揮発性半導体メモリ素子の製造方法。
6. The gate electrode, wherein the gate electrode selectively forms a metal film containing at least one metal of molybdenum, tantalum, aluminum, and tungsten, and oxidizes a surface of the metal film. 6. The method according to claim 5, comprising at least steps.
【請求項7】 チャネル領域とドナーまたはアクセプタ
となる不純物を含有するソース及びドレイン領域からな
る半導体層とゲート絶縁膜とゲート電極とソース及びド
レイン電極を少なくとも有する二つのトランジスタを含
み、前記二つのトランジスタの一方がスイッチングトラ
ンジスタとして動作し、他方がメモリトランジスタとな
るセルを有する不揮発性半導体メモリ素子の製造方法で
あって、前記メモリトランジスタのゲート電極はゲート
電極材料を選択的に被着形成する工程と、前記ゲート電
極表面を酸化する工程を少なくとも含むことを特徴とす
る不揮発性半導体メモリ素子の製造方法。
7. A transistor comprising: a channel region; a semiconductor layer including source and drain regions containing impurities serving as donors or acceptors; a gate insulating film; a gate electrode; and two transistors having at least source and drain electrodes. One of which operates as a switching transistor, and the other is a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element having a cell to be a memory transistor, wherein the gate electrode of the memory transistor selectively forms a gate electrode material; And a method of oxidizing the surface of the gate electrode.
【請求項8】 前記メモリトランジスタのゲート電極は
ゲート電極がモリブデン、タンタル、アルミニウム、タ
ングステンのうちの少なくとも1種類の金属を少なくと
も含む金属膜を選択的に被着形成する工程と、前記金属
膜表面を酸化する工程を少なくとも含むことを特徴とす
る請求項7に記載の不揮発性半導体メモリ素子の製造方
法。
8. A step of selectively forming a gate electrode of the memory transistor on a metal film containing at least one metal selected from the group consisting of molybdenum, tantalum, aluminum, and tungsten; The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, further comprising a step of oxidizing the non-volatile semiconductor memory device.
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